專利名稱：用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑、其制備方法及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重金屬離子吸附劑聚間苯二胺的包埋方法，尤其涉及一種用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑、其制備方法及其用途。
背景技術(shù)：
常用的包埋劑有海藻酸鈉、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、明膠、卡拉膠等。其中海藻酸鈉作為一種天然的高分子載體材料，價格低廉，是應(yīng)用比較廣泛的固定化載體材料之一。其包埋原理是其中的鈉離子通過與重金屬離子如鈣離子發(fā)生交換，線型大分子鏈通過鈣離子發(fā)生交聯(lián)，形成交聯(lián)的海藻酸鈣凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而將粉末狀吸附劑包埋在其中。這樣形成的海藻酸鈣凝膠小球傳質(zhì)性能良好。海藻酸鈣作為固定化載體強度高，在強電解質(zhì)溶液中也能保持較好的機械性能，且可以耐受范圍很寬的pH范圍，適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中廢水處理的要求。由于海藻酸鈉無毒，對細胞等生物質(zhì)無毒化作用，因此，海藻酸鈉多用于對細胞和微生物的固定化包埋，對重金屬離子吸附劑的包埋見諸報道的還不多。有研究者使用海藻酸鈉與明膠共混物來包埋固定鉛離子吸附劑枝孢霉真菌，包埋小球?qū)U廢水的吸附量在鉛離子濃度為150mg/L時可以達到74.57mg/g，而未固定化的枝孢霉相應(yīng)的吸附容量為70mg/g(董新姣，朱聰.固定化真菌對鉛離子生物吸附的研究.環(huán)境科技與技術(shù).2005，28(6)22-27)。該作者也給出了純粹采用海藻酸鈉包埋該真菌的報道。也有利用海藻酸鈉包埋汞離子吸附劑的報道，一種汞離子吸附劑——懸浮藻利用海藻酸鈣凝膠包埋后，對濃度分別為0.2，0.8，1.4μg/L的汞離子污水靜態(tài)處理5天，汞離子去除率分別為94.7％，94.5％和97.5％，而未包埋懸浮藻相應(yīng)去除率分別為79.7％，88.1％和76.9％(嚴(yán)國安，李益健.環(huán)境科學(xué)研究.1994，7(1)39-42)?？梢?，包埋劑海藻酸鈉本身對重金屬離子離子吸附也有貢獻，這主要是因為海藻酸鈉分子鏈上的羧酸基團會與重金屬離子相互作用形成凝膠，從而將金屬離子絡(luò)合其中。
但有關(guān)使用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑的研究尚未見有報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種操作簡易、成本低廉的用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑及其其制備方法。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑，其組分包括聚間苯二胺和海藻酸鈉，海藻酸鈉包埋聚間苯二胺，聚間苯二胺與海藻酸鈉的重量比為0.5～2∶1。
一種制備用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑的方法，按照聚間苯二胺與海藻酸鈉的重量比為0.5～2∶1，將聚間苯二胺加入重量含量為2％～4％海藻酸鈉水溶液中制成混合溶液，再將混合溶液擠成小球滴入重量含量為3％～5％的氯化鈣水溶液中，反應(yīng)18～40小時，洗去小球表面的氯化鈣。
優(yōu)選地是，在將混合溶液擠成小球前，先將混合溶液超聲處理5-25分鐘，使混合溶液混合均勻。
本發(fā)明中的用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑可用作吸附重金屬離子，尤其是用作吸附鉛離子。
本發(fā)明所制備的用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑的破損率采用下列方法測定準(zhǔn)確稱取0.10g用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球放于50mL蒸餾水中，在30℃的恒溫水浴中攪拌24h，過濾，取出完好的小球自然晾干后稱重，根據(jù)處理前后的重量變化計算破損率。由兩次平行實驗取其平均值。
本發(fā)明所述的用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑對鉛離子的吸附性能，采用靜態(tài)吸附法檢測，具體步驟如下稱取含有50mg用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球，置于含有25mL-100mL濃度為511.78 mg·L-1的硝酸鉛溶液的錐形瓶中，在20-40℃下攪拌吸附1-30小時，過濾，用絡(luò)合滴定法測定濾液中殘余pb2+濃度C’。根據(jù)式(1)和(2)分別計算吸附劑吸附容量Q(mg g-1)及去除率q(％)。
Q=(511.78-C′)×250.05---(1)]]>q=(511.78-C′)511.78×100%---(2)]]>本發(fā)明的有益效果利用海藻酸鈉包埋聚間苯二胺成吸附劑小球，操作簡單易行，成本低廉。包埋后的小球機械性能良好，小球強度可以滿足吸附條件下的連續(xù)操作，而且用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑相對于聚間苯二胺的吸附性能有所提升。綜合考慮原料成本、制作成本和吸附性能，用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑具有很大的潛在實際應(yīng)用價值。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明本發(fā)明中使用聚間苯二胺采用以下方法制備將0.08mol(8.652g)單體間苯二胺溶解在200mL蒸餾水中，超聲3～5分鐘，促使其充分溶解，然后將單體溶液置于30℃水浴中，平衡半小時。將0.08mol(18.256g)的氧化劑過硫酸銨溶解在100mL蒸餾水中，也將其維持在30℃。將該過硫酸銨溶液加到上述單體溶液中。反應(yīng)24小時，抽濾，并用蒸餾水在漏斗中清洗產(chǎn)物，直至用BaCl2溶液檢驗無硫酸根離子。洗凈后抽干，將產(chǎn)物在50℃下干燥3天，得到聚間苯二胺，產(chǎn)率80.6％。
實施例1將2g海藻酸鈉溶于98mL 90℃左右熱水中，待溶解后將其冷卻至40℃左右，配制成重量濃度為2wt％的海藻酸鈉溶液。量取30mL該海藻酸鈉溶液至100mL燒杯中，加入0.3g聚間苯二胺粉末。用玻璃棒攪拌均勻并超聲處理20分鐘左右，促使二者混合均勻。將該混和液轉(zhuǎn)移到10mL的注射器中，將其逐滴擠出成粒徑約3mm的小球，30℃下滴入4wt％的氯化鈣溶液中。并在該溫度下維持交聯(lián)反應(yīng)進行24小時。取出小球，用蒸餾水洗去表面附著的氯化鈣，自然晾干，得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球，經(jīng)檢測，小球破損率為12.2％。經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，小球吸附容量為220.65mg/g，去除率為86.23％。
實施例2聚間苯二胺粉末用量為0.6g，交聯(lián)反應(yīng)進行18小時，其它步驟與實施例1相同。得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球，經(jīng)破損率試驗檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球破損率為23.6％，經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球吸附容量為185.95mg/g，去除率為72.67％。
實施例3聚間苯二胺粉末用量1.2g，交聯(lián)反應(yīng)進行30小時，其它步驟與實施例1相同，得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球。經(jīng)破損率試驗檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球破損率為16.4％。經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球吸附容量為126.54mg/g，去除率為49.45％。
實施例4將3g海藻酸鈉溶于97mL 90℃左右熱水中，待溶解后將其冷卻至40℃左右，配制成重量濃度為3wt％的海藻酸鈉溶液。量取20mL該海藻酸鈉溶液至100mL燒杯中，加入0.3g聚間苯二胺粉末，用玻璃棒攪拌均勻并超聲處理20分鐘左右，促使二者混合均勻。將該混和液轉(zhuǎn)移到10mL的注射器中，將其逐滴擠出成粒徑約為3mm的小球，30℃下滴入含有4wt％的氯化鈣溶液中。并在該溫度下維持交聯(lián)反應(yīng)進行30小時。取出小球，用蒸餾水洗去表面附著的氯化鈣，自然晾干，得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球，經(jīng)破損率試驗檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球破損率為9.2％。
經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球吸附容量為236.42mg/g，去除率為92.39％。
實施例5聚間苯二胺粉末用量0.6g，交聯(lián)反應(yīng)進行24小時，其它步驟與實施例4相同，得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球，經(jīng)破損率試驗檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球破損率為11.4％。經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球吸附容量為163.69mg/g，去除率為63.97％。
實施例6聚間苯二胺粉末用量為1.2g，交聯(lián)反應(yīng)進行18小時，其它步驟與實施例4相同，得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球，經(jīng)破損率試驗檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球破損率為12.6％；經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球吸附容量為108.57mg/g，去除率為42.43％。
實施例7將4g海藻酸鈉溶于96mL 90℃左右熱水中，待溶解后將其冷卻至40℃左右，配制成重量濃度為4wt％的海藻酸鈉溶液。量取20mL該海藻酸鈉溶液至100mL燒杯中，加入0.8g聚間苯二胺粉末，用玻璃棒攪拌均勻并超聲處理20分鐘左右，促使二者混合均勻。將該混和液轉(zhuǎn)移到10mL的注射器中，將其逐滴擠出成粒徑約為3mm的小球，30℃下滴入含有4wt％的氯化鈣溶液中。并在該溫度下維持交聯(lián)反應(yīng)進行30小時。取出小球，用蒸餾水洗去表面附著的氯化鈣，自然晾干，得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球。
經(jīng)破損率試驗檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球破損率為10.2％，經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球吸附容量為179.89mg/g，去除率為70.3％。
實施例8聚間苯二胺粉末用量為0.4g，交聯(lián)反應(yīng)進行18小時，其它步驟與實施例7相同，得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球，經(jīng)破損率試驗檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球破損率為9.6％，經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球吸附容量為231.73mg/g，去除率為90.56％。
實施例9聚間苯二胺粉末用量為1.6g，交聯(lián)反應(yīng)進行24小時，其它步驟與實施例7相同，得海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球，經(jīng)破損率試驗檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球破損率為11.3％，經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑小球吸附容量為128.20mg/g，去除率為50.1％。
實施例10將氯化鈣溶液濃度改為3.2％，其它步驟與實施例1相同。
實施例11將氯化鈣溶液濃度改為4.5％，其它步驟與實施例4相同。
實施例12將氯化鈣溶液濃度改為4.5％，其它步驟與實施例7相同。
對比試驗例取50mg單純的聚間苯二胺粉末，在同等條件下對濃度為511.78mg·L-1的鉛離子溶液經(jīng)靜態(tài)吸附法檢測，測得聚間苯二胺粉末吸附容量為205.8mg/g，去除率為80.42％。
由以上所述可見，由海藻酸鈉包埋法包埋的聚苯二胺粉末，制成小球狀吸附劑，包埋方法簡單易行，成本低廉。包埋后的小球機械性能良好，小球強度可以滿足吸附條件下的連續(xù)操作，而且聚間苯二胺的包埋小球吸附性能比粉末狀吸附劑有所提高。綜合考慮原料成本、制作成本和吸附性能，聚間苯二胺吸附劑包埋小球具有很大的潛在實際應(yīng)用價值。
上述實施例僅用于對本發(fā)明進行說明，并不構(gòu)成對權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的其他替代手段，均在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑，其特征在于，其組分包括海藻酸鈉和聚間苯二胺，海藻酸鈉包埋聚間苯二胺，聚間苯二胺與海藻酸鈉的重量比為0.5～2∶1。
2.一種制備用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑的方法，其特征在于，按照聚間苯二胺與海藻酸鈉的重量比為0.5～2∶1，將聚間苯二胺加入重量含量為2％～4％海藻酸鈉水溶液中制成混合溶液，再將混合溶液擠成小球滴入重量含量為3％～5％的氯化鈣水溶液中，反應(yīng)18～40小時，洗去小球表面附著的氯化鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑的方法，其特征在于，在將混合溶液擠成小球前，先將混合溶液超聲處理5-25分鐘。
4.用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑用作吸附重金屬離子。
5.用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑用作吸附鉛離子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑，聚間苯二胺外包附有海藻酸鈉，聚間苯二胺與海藻酸鈉的重量比為0.5～2∶1。本發(fā)明還公開了制備用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑的方法及用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑的用途。本發(fā)明中的用海藻酸鈉包埋的聚間苯二胺吸附劑可用于吸附廢水中的鉛離子。
文檔編號B01J20/22GK101091910SQ20071003911
公開日2007年12月26日 申請日期2007年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日
發(fā)明者黃美榮, 謝素芬, 李新貴 申請人:同濟大學(xué)